电动化汽车人机工程模型参数获取系统和方法与流程

1.本发明的实施方式总体上涉及电动化汽车人机工程领域，更具体地，涉及一种电动化汽车人机工程模型参数获取系统和方法。


背景技术：

2.在汽车研发过程中，汽车的总体布置以及人机工程参数是一个重要参数，而该参数的获取一般我们通过汽车人机工程模型实现。随着汽车产品更新迭代速度加快，调研人机工程模型需求越来越多。汽车开发周期缩短，对人机工程模型的获取参数便利性以及准确性提出了越来越高的要求。
3.现有的人机工程模型方案主要包括以下几种方式：
4.(1)采用静态人机模型方式，各部件体现一个参数状态，静态模型只能体现一个人机参数状态，无法通过调研在一个合理区间内锁定一个合理参数，适合对最终产品人机参数的验证；
5.(2)部件可在调节区间内手动滑动，通过刻度尺手动记录位置参数，手动调节的方式对调研用户不友好，便利性差，精确度差，刻度尺读取读数也影响参数准确性；手动记录影响数据收集的便利性和准确性；
6.(3)部件可在调节区间内通过电机驱动往复运动，通过刻度尺手动记录位置参数。电机驱动的控制方式精确度差，刻度尺读取读数也影响参数准确性；手动记录影响数据收集的便利性和准确性。
7.现有的人机工程模型方案难以满足对人机参数快速、准确、便捷的采集要求，表现出位置参数精度差，参数显示实时性差，位置参数重复验证效果差，操作过程便捷性差等问题。对调研对象不友好，不利于获取准确用户反馈；研发人员工作负荷大，数据收集不便利，影响产品开发的质量和进度。


技术实现要素：

8.为了解决现有技术中的上述问题，在第一方面，本发明的实施方式提供了一种电动化汽车人机工程模型参数获取系统，所述系统包括控制终端、云盒子、可编程逻辑控制器、执行机构和待驱动部件。所述控制终端用于：响应于用户输入的位移指示，生成针对所述待驱动部件的位置控制指令，并将所述位置控制指令通过云服务传输至所述云盒子；响应于用户输入的记录指示，存储所述待驱动部件当前所处的位置；以及在所述控制终端的屏幕上显示所述待驱动部件的位置。所述云盒子用于：通过云服务接收所述位置控制指令，并将所述位置控制指令转发至所述可编程逻辑控制器。所述可编程逻辑控制器用于：将所述控制指令转换为控制电信号，并将所述控制电信号发送至所述执行机构。所述执行机构用于：根据所述控制电信号来驱动所述待驱动部件。
9.在一些实施方式中，所述控制终端还用于：响应于用户输入的重置指令，生成所述位置控制指令，并将所述位置控制指令通过云服务传输至所述云盒子，其中所述位置控制
指令使得所述待驱动部件返回初始位置。
10.在一些实施方式中，所述控制终端还用于：响应于用户输入的返回指示，根据所存储的位置生成所述位置控制指令，并将所述位置控制指令通过云服务传输至所述云盒子，其中所述位置控制指令使得所述待驱动部件位移至所述所存储的位置。
11.在一些实施方式中，所述执行机构包括运行精度《1mm的步进电机。
12.在一些实施方式中，所述位移指示包括步进指示，所述位置控制指令包括使得所述待驱动部件位移步进距离的指令。
13.在一些实施方式中，所述位移指示包括指定方向和指定位移量，所述位置控制指令包括使得所述待驱动部件在所述指定方向上位移所述指定位移量的指令。
14.在一些实施方式中，所述位移指示包括指定目标位置，所述位置控制指令包括使得所述待驱动部件位移到所述指定目标位置的指令。
15.在第二方面，本发明的实施方式提出了一种电动化汽车人机工程模型参数获取方法，所述方法包括：经由控制终端执行：响应于用户输入的位移指示，生成针对所述待驱动部件的位置控制指令，并将所述位置控制指令通过云服务传输至所述云盒子；响应于用户输入的记录指示，存储所述待驱动部件当前所处的位置；以及在所述控制终端的屏幕上显示所述待驱动部件的位置；经由云盒子执行：通过云服务接收所述位置控制指令，并将所述位置控制指令转发至所述可编程逻辑控制器；经由可编程逻辑控制器执行：将所述控制指令转换为控制电信号，并将所述控制电信号发送至所述执行机构；经由执行机构执行：根据所述控制电信号来驱动所述待驱动部件。
16.在一些实施方式中，该方法还包括：经由所述控制终端执行：响应于用户输入的重置指令，生成所述位置控制指令，并将所述位置控制指令通过云服务传输至所述云盒子，其中所述位置控制指令使得所述待驱动部件返回初始位置。
17.在一些实施方式中，该方法还包括：经由所述控制终端执行：响应于用户输入的返回指示，根据所存储的位置生成所述位置控制指令，并将所述位置控制指令通过云服务传输至所述云盒子，其中所述位置控制指令使得所述待驱动部件位移至所述所存储的位置。
18.本发明的实施方式提出的电动化汽车人机工程模型参数获取系统和方法，通过电驱动单元和控制单元实现人机模型调研特征参数范围内便捷、准确调节，通过显示屏的显示实现目视化反馈，通过控制终端的记录功能实现数据自动采集，助力人机参数的准确采集评估。
附图说明
19.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
20.图1示出了根据本发明的实施方式的电动化汽车人机工程模型参数获取系统的框图；
21.图2示出了根据本发明的实施方式的控制终端的示意图；
22.图3示出了根据本发明的实施方式的电动化汽车人机工程模型参数获取系统应用场景示意图；
23.图4示出了根据本发明的实施方式的电动化汽车人机工程模型参数获取方法的流程图。
24.在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
25.下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。
26.在一个方面，本发明的实施方式提供了一种电动化汽车人机工程模型参数获取系统。参考图1，其示出了根据本发明的实施方式的电动化汽车人机工程模型参数获取系统的框图。如图1所示，该系统包括控制终端、云盒子、可编程逻辑控制器、执行机构和待驱动部件(下文或称参数采集对象，二者可互换使用)。
27.作为一个实施方式，控制终端可以是通用智能终端，例如，智能手机、平板电脑、个人计算机等，可以通过在终端上装载相应的软件应用程序(app)来实现相应功能。作为另一个实施方式，控制终端可以是该电动化汽车人机工程模型参数获取系统专用的控制器。
28.控制终端用于：响应于用户输入的位移指示，生成针对待驱动部件的位置控制指令，并将位置控制指令通过云服务传输至云盒子；响应于用户输入的记录指示，存储待驱动部件当前所处的位置；以及在控制终端的屏幕上显示待驱动部件的位置。其中，云服务可以包括私有云、公有云等各种云服务。
29.控制终端通过云服务与云盒子进行通信，完成了信息云端传递。通过云端通信的方式，可以实现控制终端与待测的人机工程模型在物理上分离的状态下完成参数获取，扩展了人机工程模型参数获取的应用场景。
30.通过控制终端的记录功能，可以实现待驱动部件的位置数据的自动采集。
31.通过控制终端的显示功能，可以实现待驱动部件的位置数据的实时反馈，工作人员可以通过目视控制终端的显示屏来读取到带驱动部件的位置数据，而无需使用刻度尺去实际测量，提高了数据读取的便利性，另外，避免了刻度尺读数精确度差和读数错误的问题，提高了数据采集的准确性。
32.云盒子用于：通过云服务接收位置控制指令，并将位置控制指令转发至可编程逻辑控制器。
33.对于云服务和云盒子，可以选择速控云平台和速控物联网关模块实现远程监控及控制功能。
34.可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)用于：将控制指令转换为控制电信号，并将控制电信号发送至执行机构。plc作为控制单元控制执行机构的动作。作为示例，plc可以选择西门子s1200系列plc，其通过plc协议或者网口与云盒子传递信息。
35.执行机构用于：根据控制电信号来驱动待驱动部件。执行机构例如可以是伺服电机。例如可以通过plc编写程序控制伺服步进电机运动，采集电机状态参数。
36.作为本发明的一个实施方式，执行机构包括运行精度《1mm的步进电机。采用位置调整精度高(公差小于1mm)的步进电机作为执行机构，提高了位置控制精度，解决了现有技
术中精度差的问题。
37.参考图2，其示出了根据本发明的实施方式的控制终端的示意图。该示意图可以是电动化汽车人机工程模型参数获取系统专用控制器的外观示意图，也可以是智能手机上的相关app的屏幕截图。智能手机app例如通过app组态软件定义生成。
38.如图2所示，控制终端的面板包括201-210部分。
[0039]“位置+”按键201表示正向移动，按住该键，控制采集对象“+”向移动。“位置
‑”
按键203表示反向移动，按住该键，控制采集对象
“‑”
向移动。作为本发明的一个实施方式，位移指示包括步进指示，位置控制指令包括使得待驱动部件位移步进距离的指令。举例而言，用户按下“位置+”或“位置
‑”
一定数目次，则使得待驱动部件移动该一定数目的步进距离。
[0040]
作为本发明的另一个实施方式，位移指示包括指定方向和指定位移量，位置控制指令包括使得待驱动部件在指定方向上位移指定位移量的指令。
[0041]“位置显示”202是显示屏，用于显示当前采集对象位置参数，如“+30mm”。
[0042]“输入”键204，单击该键，可定义采集对象的目标位置(通过数字键盘区输入)。数字键盘区206，可供用户输入目标位置。作为本发明的一个实施方式，位移指示包括指定目标位置，位置控制指令包括使得待驱动部件位移到指定目标位置的指令。举例而言，用户按下输入键204之后，在数字键盘区206输入目标位置，则待驱动部件唯一到所输入的目标位置。
[0043]“记录”键209，按下该键时记录当前位置信息。
[0044]“返回”键205，单击该键，返回上一次记录位置，采集对象同步移动。作为本发明的一个实施方式，控制终端还用于：响应于用户输入的返回指示，根据所存储的位置生成位置控制指令，并将位置控制指令通过云服务传输至云盒子，其中位置控制指令使得待驱动部件位移至所存储的位置。
[0045]“重置”键208，按下该键是的采集对象移动到0位(初始位置)，位置显示同步更新。作为本发明的一个实施方式，控制终端还用于：响应于用户输入的重置指令，生成位置控制指令，并将位置控制指令通过云服务传输至云盒子，其中位置控制指令使得待驱动部件返回初始位置。
[0046]“确定”键207用于在输入、重置，返回、记录功能需确认后实施。“取消”键210，在输入、重置，返回、记录功能在确认前通过该键取消。
[0047]
参考图3，其示出了根据本发明的实施方式的电动化汽车人机工程模型参数获取系统应用场景示意图。下文结合图3来描述根据本发明的实施方式的电动化汽车人机工程模型参数获取系统的一种具体应用场景。
[0048]
为搭建采集对象运动的空间及环境，设计人机工程模型，模型由以下几部分组成：模型骨架、环境模拟部件、参数采集对象、驱动机构。
[0049]
以车辆后部人机工程模型为例，如图3所示，该模型构成包括：模型骨架301、座椅302、b柱303、c柱304、车门305、顶棚306、步进电机307、直线导轨308、中通道309、副仪表板310和地毯311。
[0050]
模型骨架301由铝型材搭建，起支撑各部件作用。座椅302、b柱303、c柱304和地毯311模拟整车内部环境。车门305上的中扶手、内扣手为人机工程参数采集对象。顶棚306上的拉手、遮阳板为参数采集对象。步进电机307、直线导轨308组成执行单元。副仪表板310、
中通道309为参数采集对象。
[0051]
以中通道309的控制为例，其调研参数采集区间为
±
50mm，其实施的具体细节如下：
[0052]
位置参数调研：参与调研的用户通过手机app，按住201正向移动或203反向移动按钮，控制信号通过速控云平台及及云盒子传递给西门子plc s1200，plc驱动步进电机正转或反转，带动中通道在直线导轨中+z/-z移动，202位置显示区域实时显示当前位置变化。用户体验当前位置比较舒适后，松开201正向移动或203反向移动按钮，202位置显示区域显示当前位置参数，如+20mm。
[0053]
参数记录：点击209记录键-207确认键，+20mm位置被记录到后台。
[0054]
位置重置：点击208重置键，plc操纵电机驱动中通道反向运动到0mm，202位置显示读数同步变化。
[0055]
记录返回：需要再次验证被记录的20mm是否为理想参数，点击206返回键，202位置显示出现+20mm，点击207确认键，通道移动到+20位置。
[0056]
目标位置输入：当需要验证某一参数，如+30mm参数位置状态时，点击204输入键，202位置显示处于待输入状态，通过206数字键盘区输入目标位置+30mm，点击207确认键，通道移动到+30mm位置停止。
[0057]
在执行参数记录、位置重置、记录返回、目标位置输入功能时，在点击确认键前可通过210取消键取消。
[0058]
可选地，控制策略中可以设置互锁、防止超程等功能。
[0059]
本发明的实施方式还提出了一种电动化汽车人机工程模型参数获取方法，参考图4，其示出了根据本发明的实施方式的电动化汽车人机工程模型参数获取方法的流程图。该方法400包括步骤s401-s404。
[0060]
在步骤s401中，经由控制终端执行：响应于用户输入的位移指示，生成针对待驱动部件的位置控制指令，并将位置控制指令通过云服务传输至云盒子；响应于用户输入的记录指示，存储待驱动部件当前所处的位置；以及在控制终端的屏幕上显示待驱动部件的位置。
[0061]
在步骤s402中，经由云盒子执行：通过云服务接收位置控制指令，并将位置控制指令转发至可编程逻辑控制器。
[0062]
在步骤s403中，经由可编程逻辑控制器执行：将控制指令转换为控制电信号，并将控制电信号发送至执行机构。
[0063]
在步骤s404中，经由执行机构执行：根据控制电信号来驱动待驱动部件。
[0064]
作为本发明的一个实施方式，该方法还可以包括：经由控制终端执行响应于用户输入的重置指令，生成位置控制指令，并将位置控制指令通过云服务传输至云盒子，其中位置控制指令使得待驱动部件返回初始位置。
[0065]
作为本发明的一个实施方式，该方法还可以包括：经由控制终端执行：响应于用户输入的返回指示，根据所存储的位置生成位置控制指令，并将位置控制指令通过云服务传输至云盒子，其中位置控制指令使得待驱动部件位移至所存储的位置。
[0066]
电动化汽车人机工程模型参数获取方法的步骤与上文描述的电动化汽车人机工程模型参数获取系统的各个装置实现的功能一一对应，其具体实施方式和技术效果请参见
上文对于系统的描述，在此不再赘述。
[0067]
本发明的实施方式提出的电动化汽车人机工程模型参数获取系统和方法具有以下优点：通过高精度的步进电机，提高了位置调整精度(公差小于1mm)，解决了现有技术中精度差的问题；位置参数可以实时显示，解决了现有技术中实时性差问题；目标位置输入、记录返回，提高了记录和重复验证的便利性，解决了现有技术中重复验证效果差问题；通过控制终端远程监控及控制、数据自动采集，提高了操作便利性和用户体验。
[0068]
本发明的实施方式提出的电动化汽车人机工程模型参数获取系统和方法，通过电驱动单元和控制单元实现人机模型调研特征参数范围内便捷、准确调节，通过显示屏的显示实现目视化反馈，通过控制终端的记录功能实现数据自动采集，助力人机参数的准确采集评估。
[0069]
出于示意的目的，已经给出了本发明的实施方式的前述说明，其并非是穷举性的也并非要将本发明限制为所公开的确切形式。本领域技术人员可以理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下可以做出各种变化，并且可以将其中的元件替换为等同物。另外，在不偏离本发明的基本范围的情况下，可以进行很多修改以使得特定的情况或材料适应于本发明的教导。因此，本发明将包括落入所附的权利要求的范围内的所有实施方式。